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本文结合催化气化技术自身特点,系统研究了煤灰在催化剂影响下的结渣过程,考察了催化气化工艺过程中煤中矿物质变迁规律及结渣机理。通过采用压降法对各煤灰进行初始烧结温度测试,研究不同灰化温度、反应气氛、压力、煤种、催化剂种类及添加量、不同预处理方式等对煤灰熔融特性的影响,结合X射线衍射、扫描电镜‐X光能量色散谱及Factsage热力学软件计算结果表征分析煤灰的相关物理和化学变化,并基于此更好的预测灰中矿物质间的反应、矿物的转变和熔渣的形成,推测结渣机理;最后,将小试系统研究结论与中试加压流化床气化炉实际运行相结合,通过控制适宜的工艺条件、不同煤种匹配技术及添加阻熔剂等,实现了催化气化装置长周期、安全、稳定运行。不同灰化温度影响了煤灰中矿物质间的转化、反应及添加的K催化剂的挥发量,选择550℃灰来考察煤灰的烧结特性。钾催化剂的添加急剧降低了煤灰的烧结温度,且随添加量变化存在最低值;同样,随氧化钙添加量增加烧结温度变化趋势类似,CaO添加量对煤灰烧结温度的影响受催化剂添加量、反应工况气氛及煤种性质影响;添加的K、Ca催化剂因部分转化为无催化活性的钾霞石、钙长石等,烧结过程中进入低温共熔物中,导致气化过程中催化活性下降,催化剂回收难度增加。在0.13.5 MPa测试范围内,烧结温度随反应压力增大而降低,而且高压下压力对烧结温度影响更明显。氧化性气氛下烧结温度高,N2惰性气氛次之,还原性气氛下烧结温度低,蒸汽的添加大大降低了烧结温度,这是由不同气氛下铁离子的存在状态及钾的存在形态不同所致。不同煤种烧结温度的差异主要和各煤灰中硅、铝、铁、钙含量不同有关,K催化剂的添加加剧了煤灰的烧结结渣,而钙、铁存在下因硅铝酸盐等的低温共融物的生成加速了灰熔融。通过与高灰熔点煤混配可有效缓解易结渣煤种的结渣问题,配煤方式不同,对烧结温度影响各异,与催化剂在煤质上分布、催化剂存在形式不同相关;添加高铝系添加剂可有效提高灰熔融温度,添加硅系添加剂效果减弱,但氧化铝的添加会对煤气化活性及催化剂回收产生不利影响;氧化钙添加至一定含量可提高易结渣煤烧结温度,具体添加量受工况条件、煤种属性影响。中试加压流化床气化炉的运行结果,验证了上述小试结论及获得的相关规律、机理的合理性、可靠性,其可有效指导大型装置合理选煤、配煤,实现长周期无结渣稳定运行,具有较好的理论指导价值。